4.3.5.1) Grafikkarte

Die Grafikkarte berechnet visuelle Daten und gibt sie über eine Schnittstelle aus, an der ein Bildschirm angeschlossen ist. Auf dem Bildschirm wird dann die Benutzeroberfläche von Betriebssystem und Anwendungsprogrammen dargestellt.

Grafikkarten bzw. deren Funktionen bestimmen maßgeblich die Systemleistung und Eigenschaften eines Computers. Wobei die Leistung der Grafikkarte in der Hauptsache für Computerspiele und umfangreiche Grafikdarstellungen relevant ist. In komplexen Spielszenen berechnet die Grafikkarte detaillierte Objekte und die richtige Beleuchtung. Während der Hauptprozessor allgemeine Berechnungen erledigt und zum Beispiel das Verhalten von Spielfiguren berechnet, übernimmt die Grafikkarte die Berechnung beispielsweise von physikalischen Phänomenen, Explosionen und einstürzenden Gebäuden. Wenn die Bildschirmdarstellung bei diesen Bewegungen oder Verschiebungen ruckelt, dann ist die Grafikkarte, insbesondere der Grafikprozessor (GPU), bei der aktuell gewählten Auflösung und Detailtiefe nicht leistungsfähig genug.

Zunehmend wird die Grafikverarbeitung von der Grafikkarte in den Hauptprozessor verlagert. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Zeit der Grafikkarten vorbei ist. Es ist eher so, dass die Grafikfunktionen, die bereits „onboard“ im Chipsatz integriert sind, gleich in den Prozessor zu integrieren. Konsequenterweise muss die Grafikausgabe dann auch vom Prozessor aus erfolgen.

Anders als man denkt profitieren Bildbearbeitungsprogramme vor allem von einer schnellen CPU und viel Arbeitsspeicher. Die Grafikkarte bzw. der Grafikprozessor verbessert in der Hauptsache die Geschwindigkeit der Bildschirmdarstellung. Zum Beispiel beim Verschieben von Fenstern und Bildelementen, stufenloses Zoomen und Drehen der Zeichenfläche. Nur in bestimmten Fällen unterstützt die Grafikkarte das Computersystem direkt bei der Verarbeitung von Bild- und Videodaten. Zum Beispiel beim Abspielen und Transcodieren von Videos.

Aufbau einer Grafikkarte

Eine Grafikkarte besteht aus folgenden mechanischen und elektronischen Teilen:

Aufgrund des hohen Datenaufkommens zwischen Prozessor und Grafikkarte, werden Grafikkarten mit einem eigenen Prozessor ausgestattet. Er soll den Hauptprozessor mit parallel laufenden Rechenoperationen entlasten. Das Herz der Grafikkarte ist der Grafikprozessor (GPU), der die wesentlichen Leistungsmerkmale einer Grafikkarte bestimmt. Es gibt auch Grafikkarten, die zwei GPUs haben und die aufgrund der hohen Verlustleistung mit einem Kühlkörper oder sogar Lüfter gekühlt werden müssen.
Um die enormen Datenmengen verarbeiten zu können haben Grafikkarten einen eigenen Arbeitsspeicher und eine spezielle Speicheranbindung mit hohen Taktraten. Der Grafikspeicher kann durchaus die Größe des normalen Arbeitsspeichers haben.

Schnittstellen für Grafikkarten

Anfangs wurden Grafikkarten über den internen Systembus betrieben. Mit steigender Auflösung, Forderung nach Multimedia und 3D-Darstellung wurden die Datenmengen immer größer, die zur Grafikkarte transportiert werden mussten. Um die steigenden Datenmengen zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Grafikkarte bewältigen zu können, hat Intel den AGP-Steckplatz für Grafikkarten eingeführt. Dieser Steckplatz war ausschließlich für Grafikkarten gedacht. Ein paar Jahre später wurde der AGP zusammen mit dem PCI durch den PCI Express (PCIe) ersetzt. Die heutigen Grafikkarten sind PEG-Grafikkarten (PCIe).

Anschlüsse für Bildschirm/Monitor

Ist die Darstellung schlecht, dann wird fast immer der Bildschirm dafür verantwortlich gemacht. Wird der Bildschirm analog, also über den VGA an die Grafikkarte angeschlossen, dann kann die Signalqualität des VGA für das schlechte Bild verantwortlich sein. Obwohl man annehmen könnte, dass das heute kein Problem mehr sein sollte, weisen manche Grafikkarten eine jämmerliche Signalqualität auf. Insbesondere die VGA-Anschlüsse haben diese Probleme. Vorzugsweise sollte man den DVI- oder DisplayPort-Anschluss verwenden.

VGA

DVI

DisplayPort

Obwohl mit DVI eine digitale Schnittstelle für qualitativ hochwertige Bild- und Video-Signale verfügbar ist macht die Einführung neuer Schnittstellen durchaus Sinn. Denn DVI ist für hohe Auflösungen nicht geeignet. Der DisplayPort soll DVI (Digital Visual Interface) im PC und HDMI (High Definition Multimedia Interface) in der Unterhaltungselektronik ersetzen.
Der DisplayPort ist elektrisch kompatibel zu den bestehenden Digitaleingängen DVI und HDMI. Er unterstützt auch den HDCP-Kopierschutzmechanismus und beherrscht zusätzlich ein eigenes Protokoll namens DPCP (Display Port Content Protection).

Auswahl einer Grafikkarte

Grafikkarten unterscheidet man im Hinblick auf ihre 3D- bzw. Spiele-Tauglichkeit, ihre Performance und Funktionsvielfalt. Die Grafikkarte ist nach den Anforderungen des Einsatzzwecks auszuwählen. Man unterscheidet Grafikkarten nach ihrem Preis in Einsteiger-, Mittelklasse-, Performance- und High-End-Modellen. Je nach Preis unterscheiden sich Grafikkarten in Ihrer 3D-Leistung und Ausstattung.
Typische Leistungsmerkmale sind

Bei einer Einsteiger-Grafikkarte ist die Spieletauglichkeit eingeschränkt, die Performance schwach und die Funktionsvielfalt begrenzt. Einfache Büro- und Internet-Anwendungen kommen mit einer günstigen Grafikkarte oder Onboard-Lösung aus. Bei einer High-End-Grafikkarte ist die Spieletauglichkeit unschlagbar, die Performance enorm und die Funktionsvielfalt lässt keine Wünsche offen. Insbesondere (Action-)Spiele erfordern zwangsläufig eine leistungsfähige Grafikkarte.